STM32 零基础可移植教程 06：外部中断按键，不用一直在 while 里盯着它

前面两篇，我们已经把按键这件事讲了两层：

第 04 篇：用轮询方式读按键电平；
第 05 篇：用软件消抖，让按下一次只触发一次事件。

这两种写法都需要主循环不断调用按键扫描函数。

这一篇我们换一种方式：外部中断。

也就是让按键引脚自己"提醒"CPU：

bash 复制代码

按键电平发生变化了，你过来看一下

不过这里先说清楚：外部中断不是万能药。机械按键会抖，换成中断以后仍然会抖。中断只是改变"怎么发现按键变化"，不代表自动解决消抖。

所以这一篇只做一个明确目标：

bash 复制代码

按键触发 EXTI 中断，主循环收到按下事件后翻转 LED

中断里不直接翻转 LED，只记录事件。业务动作仍然放在主循环里。

本篇目标

最终现象：

bash 复制代码

按下一次按键，LED 翻转一次

按住不放，LED 不会一直翻转

松开后再按，才会再次翻转

本篇用到的外设：

bash 复制代码

GPIO Input with EXTI

GPIO Output

NVIC

SysTick / HAL_GetTick

本篇跑通标准：

Keil 编译通过；
程序能下载到开发板；
CubeMX 里按键引脚配置为 EXTI；
NVIC 中对应 EXTI 中断已经打开；
按下一次按键，LED 只翻转一次；
能说清楚 EXTI 中断函数、HAL 回调函数、主循环事件处理之间的关系。

准备工作

你需要准备：

项目

说明

| --- | --- |

STM32 开发板

任意 STM32 开发板

下载器

ST-LINK/V2 或板载 ST-LINK

LED

沿用第 02 篇 LED 工程

按键

沿用第 04/05 篇按键硬件

原理图

确认按键引脚、上拉/下拉、有效电平

建议从上一篇 05_key_debounce 复制一份，改名为：

bash 复制代码

06_key_exti

这样 LED、按键引脚、有效电平这些基础内容都能保留，我们只把按键配置从普通输入改成外部中断。

外部中断到底是什么

先别急着看 CubeMX 里的 EXTI、NVIC 这些词。

我们先把"中断"这个概念讲明白。

前面几篇用的是轮询方式。轮询就像 CPU 在主循环里一遍遍问：

bash 复制代码

按键按下了吗？

按键按下了吗？

按键按下了吗？

只要你想及时发现按键变化，主循环就要经常回来检查它。

中断的思路不一样。

中断不是 CPU 一直去问外设，而是外设或硬件事件主动提醒 CPU：

bash 复制代码

先停一下，我这里有事要处理

CPU 收到这个提醒后，会先暂停当前正在执行的主循环代码，跳到一个专门的中断入口函数里处理这件事。处理完以后，再回到刚才被打断的位置继续往下跑。

可以把它理解成这样的流程：

bash 复制代码

主循环正常运行

  -> 按键电平发生变化

  -> EXTI 产生中断请求

  -> NVIC 判断这个中断是否允许响应

  -> CPU 跳到对应的中断服务函数

  -> HAL 调用用户回调函数

  -> 记录按键事件

  -> 回到主循环继续运行

这里有两个点，新手一定要先记住。

第一，中断不是另一个 while 在旁边同时跑。

它更像是临时打断主循环，先处理一件急事，处理完再回来。

第二，中断里不要写太多业务。

比如 LED 翻转、串口打印、复杂判断，这些都可以放到主循环里做。中断里最好只做一件轻量的事：

bash 复制代码

记录一下：按键事件发生了

然后主循环看到这个事件，再去翻转 LED。

这样程序会更稳，后面加串口、定时器、ADC、DMA 时也不容易乱。

理解了"中断"之后，再看"外部中断"就简单了。

轮询方式像这样：

bash 复制代码

while 循环一直问：按键按下了吗？

外部中断方式像这样：

bash 复制代码

按键电平变化时，硬件主动通知 CPU

对 STM32 来说，按键接在某个 GPIO 引脚上。这个 GPIO 可以被配置成 EXTI，也就是外部中断/事件线。

当引脚电平出现指定变化时，比如从高变低，或者从低变高，EXTI 就会触发中断。

常见触发方式有三种：

触发方式

适合场景

| --- | --- |

Falling Edge

高电平变低电平触发，常用于低电平有效按键

Rising Edge

低电平变高电平触发，常用于高电平有效按键

Rising/Falling Edge

上升沿和下降沿都触发，适合同时关心按下和松开

本篇默认按键是低电平有效，也就是：

bash 复制代码

松开：高电平

按下：低电平

所以我们优先选择：

bash 复制代码

External Interrupt Mode with Falling edge trigger detection

硬件连接

按键硬件还是沿用前两篇。

常见低电平有效按键：

bash 复制代码

GPIO ---- 按键 ---- GND

这种情况下通常使用上拉：

bash 复制代码

松开：读到 1

按下：读到 0

常见高电平有效按键：

bash 复制代码

GPIO ---- 按键 ---- 3.3V

这种情况下通常使用下拉：

bash 复制代码

松开：读到 0

按下：读到 1

如果你的按键是低电平有效，本篇用 Falling Edge。

如果你的按键是高电平有效，就应该改成 Rising Edge，并且代码里的 APP_KEY_PRESSED_LEVEL 也要改成 GPIO_PIN_SET。

CubeMX 配置步骤

1. 保留 LED 输出配置

LED 沿用第 02 篇配置：

配置项

推荐值

| --- | --- |

GPIO mode

GPIO_Output

User Label

LED

初始电平

按 LED 有效电平设置为默认灭

这一篇仍然用 LED 来显示按键事件。

2. 把按键引脚改成 EXTI

找到按键对应的 GPIO 引脚。

假设按键接在 PA0，点击 PA0，不要再选普通 GPIO_Input，而是选择：

bash 复制代码

GPIO_EXTI0

或者在不同 CubeMX 版本里显示为：

bash 复制代码

GPIO_EXTI0 / External Interrupt Mode

如果你的按键接在 PB12，就会对应 EXTI12。

注意：EXTI 是按"线号"来的。PA0、PB0、PC0 都属于 EXTI0，但同一个 EXTI 线通常不能同时给多个端口一起用。

3. 配置按键 GPIO 参数

进入：

bash 复制代码

System Core -> GPIO

找到按键引脚，重点确认这些项：

配置项

低电平有效按键推荐值

| --- | --- |

GPIO mode

External Interrupt Mode with Falling edge trigger detection

GPIO Pull-up/Pull-down

Pull-up

User Label

KEY

如果你的按键是高电平有效，通常改成：

配置项

高电平有效按键推荐值

| --- | --- |

GPIO mode

External Interrupt Mode with Rising edge trigger detection

GPIO Pull-up/Pull-down

Pull-down

User Label

KEY

4. 打开 NVIC 中断

配置 EXTI 后，还要打开 NVIC。

在 CubeMX 左侧找到：

bash 复制代码

System Core -> NVIC

然后根据你的按键引脚，勾选对应的 EXTI 中断。

常见对应关系：

按键引脚

常见中断名

| --- | --- |

Px0

EXTI line0 interrupt

Px1

EXTI line1 interrupt

Px2

EXTI line2 interrupt

Px3

EXTI line3 interrupt

Px4

EXTI line4 interrupt

Px5 ~ Px9

EXTI line[9:5] interrupts

Px10 ~ Px15

EXTI line[15:10] interrupts

比如按键是 PB12，就要打开：

bash 复制代码

EXTI line[15:10] interrupts

如果你忘了打开 NVIC，GPIO 配成 EXTI 也没用，中断函数不会进。

5. 生成 Keil 工程

配置完成后点击：

bash 复制代码

GENERATE CODE

打开 Keil 工程，先编译一次确认没有错误。

Keil 工程生成和编译

打开 Keil 后，先编译：

bash 复制代码

Build / F7

确认输出里没有错误：

bash 复制代码

0 Error(s)

然后可以打开 CubeMX 生成的中断文件看一眼：

bash 复制代码

Core/Src/stm32f1xx_it.c

不同芯片系列文件名会不一样，比如：

bash 复制代码

stm32f4xx_it.c

stm32g4xx_it.c

如果按键是 PA0，你会看到类似：

bash 复制代码

void EXTI0_IRQHandler(void)
{

  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(KEY_Pin);

}

如果按键是 PB12，可能是：

bash 复制代码

void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{

  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(KEY_Pin);

}

这段是 CubeMX 自动生成的，一般不要手动乱改。

完整代码

这一篇我们继续保留 LED 模块：

bash 复制代码

Core/Inc/app_led.h

Core/Src/app_led.c

按键模块改成 EXTI 事件版本：

bash 复制代码

Core/Inc/app_key.h

Core/Src/app_key.c

中断里只做一件事：记录"按键按下事件"。

LED 翻转仍然放在主循环里做。

1. 更新 `Core/Inc/app_key.h`

打开：

bash 复制代码

Core/Inc/app_key.h

替换为下面代码：

bash 复制代码

#ifndef APP_KEY_H

#define APP_KEY_H


#include "main.h"


typedef
enum

{

    APP_KEY_EVENT_NONE = 
0
,

    APP_KEY_EVENT_PRESSED

} App_KeyEvent;


void App_Key_EXTI_Init(void)
;

App_KeyEvent App_Key_GetEvent(void)
;


#endif

这里我们只保留"按下事件"。

松开事件以后再扩展也可以，但本篇目标是按下一次翻转 LED，一篇不要贪多。

2. 更新 `Core/Src/app_key.c`

打开：

bash 复制代码

Core/Src/app_key.c

替换为下面代码：

bash 复制代码

#include "app_key.h"


#ifndef KEY_GPIO_Port

#error "KEY_GPIO_Port is not defined. Set the key pin User Label to KEY in CubeMX."

#endif


#ifndef KEY_Pin

#error "KEY_Pin is not defined. Set the key pin User Label to KEY in CubeMX."

#endif


/* * Default: active-low key. * If your key is active-high, change this macro to GPIO_PIN_SET * and set CubeMX EXTI trigger to Rising edge. */

#ifndef APP_KEY_PRESSED_LEVEL

#define APP_KEY_PRESSED_LEVEL  GPIO_PIN_RESET

#endif


#ifndef APP_KEY_EXTI_DEBOUNCE_MS

#define APP_KEY_EXTI_DEBOUNCE_MS  20u

#endif


static
volatile
uint8_t
 s_key_pressed_event = 
0u
;

static
uint32_t
 s_last_exti_tick = 
0u
;


void App_Key_EXTI_Init(void)
{

    s_key_pressed_event = 
0u
;

    s_last_exti_tick = HAL_GetTick();

}


App_KeyEvent App_Key_GetEvent(void)
{

    App_KeyEvent event = APP_KEY_EVENT_NONE;


    __disable_irq();

    
if
 (s_key_pressed_event != 
0u
)

    {

        s_key_pressed_event = 
0u
;

        event = APP_KEY_EVENT_PRESSED;

    }

    __enable_irq();


    
return
 event;

}


void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{

    
uint32_t
 now;


    
if
 (GPIO_Pin != KEY_Pin)

    {

        
return
;

    }


    now = HAL_GetTick();


    
if
 ((now - s_last_exti_tick) < APP_KEY_EXTI_DEBOUNCE_MS)

    {

        
return
;

    }


    s_last_exti_tick = now;


    
if
 (HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port, KEY_Pin) == APP_KEY_PRESSED_LEVEL)

    {

        s_key_pressed_event = 
1u
;

    }

}

这里用了 __disable_irq() / __enable_irq() 临时保护事件变量，避免主循环读取时被中断打断。它属于"临界区"问题，本篇先按固定写法使用，后面会单独开一篇解释它的原理和使用边界。

这段代码有几个重点：

HAL_GPIO_EXTI_Callback() 是 HAL 提供的外部中断回调函数。
CubeMX 生成的中断函数会先进入 EXTIx_IRQHandler()。
EXTIx_IRQHandler() 里会调用 HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(KEY_Pin)。
HAL 处理完中断标志后，会调用我们的 HAL_GPIO_EXTI_Callback()。
回调里不直接翻转 LED，只设置 s_key_pressed_event。
主循环通过 App_Key_GetEvent() 取走事件，再执行 LED 翻转。

为什么不在中断里直接翻转 LED？

因为实际工程里，中断函数越短越好。中断里适合做"记录事件"，不适合做一堆业务动作。现在只是翻 LED 看起来没事，后面如果换成串口打印、Flash 写入、复杂状态机，就容易把工程搞乱。

3. 确认 `app_key.c` 加入 Keil 工程

如果你是从上一篇复制工程过来，app_key.c 应该已经在 Keil 工程里。

还是建议确认一下：

bash 复制代码

Application/User/Core

里面应该能看到：

bash 复制代码

app_key.c

app_led.c

如果没有，就右键 Application/User/Core，选择：

bash 复制代码

Add Existing Files to Group 'Application/User/Core'

然后添加：

bash 复制代码

Core/Src/app_key.c

main.c 调用方式

1. Includes 区域

找到：

bash 复制代码

/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

改成：

bash 复制代码

/* USER CODE BEGIN Includes */

#include "app_led.h"

#include "app_key.h"

/* USER CODE END Includes */

2. 初始化区域

确保 MX_GPIO_Init() 已经在前面执行：

bash 复制代码

MX_GPIO_Init();

然后在 USER CODE BEGIN 2 里添加：

bash 复制代码

/* USER CODE BEGIN 2 */

App_LED_Init();

App_Key_EXTI_Init();

/* USER CODE END 2 */

3. while 循环区域

主循环只做事件处理：

bash 复制代码

while
 (
1
)

{

  
/* USER CODE END WHILE */


  
/* USER CODE BEGIN 3 */

  
if
 (App_Key_GetEvent() == APP_KEY_EVENT_PRESSED)

  {

      App_LED_Toggle();

  }

  
/* USER CODE END 3 */

}

这里不需要一直 HAL_GPIO_ReadPin() 读按键，也不需要放 HAL_Delay(5) 扫描。

主循环可以很快地转，等中断来了以后事件标志就会被置位。

编译、下载和验证

代码加完后，先编译：

bash 复制代码

Build / F7

如果没有错误，再下载：

bash 复制代码

Download

下载后观察现象：

bash 复制代码

按下一次按键 -> LED 翻转一次

按住不放 -> LED 不连续翻转

松开再按 -> LED 再翻转一次

如果按键没有反应，不要马上改代码。先查 CubeMX 的 EXTI 模式和 NVIC 是否打开。

移植到其他板子的修改点

这篇的移植点主要有 7 个。

要改的地方

为什么要改

在哪里改

| --- | --- | --- |

按键引脚

不同板子的按键接到不同 GPIO

CubeMX Pinout 页面

EXTI 线号

Px0/Px1/Px12 对应不同 EXTI 中断

CubeMX 自动生成，对照 NVIC

触发边沿

低电平有效用 Falling，高电平有效用 Rising

CubeMX GPIO mode

Pull-up/Pull-down

按键接 GND 还是 3.3V 不同

CubeMX GPIO Pull-up/Pull-down

User Label

代码依赖 KEY_Pin 和 KEY_GPIO_Port

CubeMX GPIO 页面，标签设为 KEY

有效电平

回调里会再次确认当前是否真按下

| APP_KEY_PRESSED_LEVEL |

消抖时间

不同按键抖动时间不同

| APP_KEY_EXTI_DEBOUNCE_MS |

推荐移植顺序：

看原理图，确认按键接到哪个 MCU 引脚；
确认按下时是高电平还是低电平；
CubeMX 把该引脚设置成 GPIO_EXTI；
按硬件选择 Rising 或 Falling Edge；
按硬件选择 Pull-up 或 Pull-down；
User Label 填 KEY；
NVIC 勾选对应 EXTI line interrupt；
修改 APP_KEY_PRESSED_LEVEL；
编译下载，用 LED 验证。

常见问题排查

1. 按键完全没反应

优先检查：

优先检查

具体方法

| --- | --- |

是否配置成 EXTI

CubeMX Pinout 里不是普通 GPIO_Input

NVIC 是否打开

| System Core -> NVIC

勾选对应 EXTI

触发边沿是否正确

低电平有效通常 Falling，高电平有效通常 Rising

User Label 是否为 KEY

| main.h

里应有 KEY_Pin 和 KEY_GPIO_Port

| app_key.c

是否加入工程

Keil 工程树里确认有 app_key.c

| App_Key_EXTI_Init()

是否调用

放在 MX_GPIO_Init() 后面

2. 进了中断，但 LED 不翻转

优先检查：

主循环里是否调用 App_Key_GetEvent()；
是否只在中断里设置了事件，但主循环没有处理；
app_led.c 是否加入工程；
LED 有效电平是否配置正确；
App_LED_Init() 是否在 MX_GPIO_Init() 后面调用。

3. 按一次还是触发好几次

机械按键在中断方式下仍然会抖。

优先调整：

bash 复制代码

#define APP_KEY_EXTI_DEBOUNCE_MS  20u

如果还是多次触发，可以试：

bash 复制代码

#define APP_KEY_EXTI_DEBOUNCE_MS  30u

或者：

bash 复制代码

#define APP_KEY_EXTI_DEBOUNCE_MS  50u

注意，消抖时间太长会让快速连按变迟钝。一般先从 20 ms 开始。

4. 编译报 `HAL_GPIO_EXTI_Callback` 重复定义

说明你的工程里已经有另一个文件实现了：

bash 复制代码

void
 
HAL_GPIO_EXTI_Callback
(uint16_t GPIO_Pin)

一个工程里不能有两个同名非 weak 函数。

解决方法：

保留一个统一的 HAL_GPIO_EXTI_Callback()；
在这个回调里按 GPIO_Pin 分发给不同模块；
不要在多个 .c 文件里各写一个同名回调。

比如可以统一写成：

bash 复制代码

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{

    App_Key_EXTI_Callback(GPIO_Pin);

}

这种结构后面外设多了会更清楚。本篇为了新手少绕一层，直接把回调写在 app_key.c 里。

5. 编译报 `KEY_GPIO_Port is not defined`

说明 CubeMX 没有生成：

bash 复制代码

KEY_GPIO_Port

KEY_Pin

去 Core/Inc/main.h 看一下。如果是 KEY0_Pin 或 USER_KEY_Pin，就说明 User Label 不是 KEY。

解决方法：

回 CubeMX；
找到按键 GPIO；
把 User Label 改成 KEY；
重新 Generate Code。

6. 短按偶尔没反应

优先检查：

触发边沿是否选对；
按键硬件是否接触不良；
消抖时间是否设置太长；
是否在别的地方长时间关闭中断；
是否在中断里做了太多耗时操作。

本篇代码没有在中断里做耗时动作，这是一个好习惯。

本篇小结

这一篇我们把按键从"主循环扫描"升级到了"外部中断触发"。

你现在至少应该知道：

EXTI 是外部中断/事件线，用来捕捉 GPIO 电平变化；
低电平有效按键通常选 Falling Edge；
高电平有效按键通常选 Rising Edge；
CubeMX 里除了 GPIO_EXTI，还要打开 NVIC；
EXTIx_IRQHandler() 是中断入口；
HAL_GPIO_EXTI_Callback() 是 HAL 给用户留的回调；
中断里尽量只记录事件，主循环里再处理业务；
机械按键换成中断以后仍然需要消抖。

下一篇我们开始进入串口：

STM32 USART 串口打印：从 CubeMX 配置到 printf 重定向。

串口是后面调试所有外设的基础。有了串口输出，很多问题就不用靠猜了。

STM32 零基础可移植教程 06：外部中断按键，不用一直在 while 里盯着它